PROF.DR. GÜNAY ERPUL DOÇ.DR. MUSTAFA BAŞARAN. Yarıkurak bölgelerde rüzgar erozyonu risk değerlendirmesi Iğdır-Aralık Bölgesi

Transkript

1 PROF.DR. GÜNAY ERPUL DOÇ.DR. MUSTAFA BAŞARAN YRD.DOÇ.DR. ALİ UĞUR ÖZCAN Yarıkurak bölgelerde rüzgar erozyonu risk değerlendirmesi Iğdır-Aralık Bölgesi

2 Proje amacı Bu proje; öncelikli olarak birçok erozyon tahmin modelinde kullanılan parametreler için veri tabanı oluşturmayı hedeflemektedir. Iğdır Aralık Bölgesi için olay bazlı rüzgar erozyonu tehlikesinin büyük parsellerde çok noktadan örnekleme ile niceliksel olarak tahmin edilmesi, yüzey karakteristiklerinin ve toprak özelliklerindeki değişimin sedimenttaşınım oranı üzerine etkisinin belirlenmesi, Yenilenmiş Rüzgar Erozyonu Eşitliği (YREE) kullanılarak çalışma alanı için erozyon risk haritalarının oluşturulması, uydu görüntüleri, jeoistatistik ve coğrafi bilgi sistemleri yardımıyla çalışma alanından elde edilen sonuçları farklı uygulama ölçeklerine yaymayı amaçlamaktadır.

3 Proje konusu Bu çalışmanın konusu yarıkurak bir alan olan Iğdır-Aralık Bölgesinde meydana gelen rüzgar erozyonu mekanizmasının ortaya konulması, YREE ile daha küçük parsellerden elde edilen parametreleri bölgesel ölçeğe uyarlanmasını sağlamaktır. Çalışma veri tabanını Iğdır- Aralık Bölgesinde sistematik olarak deneme alanlarından elde edilen arazi ölçümleri, arazi kullanımlarının ve bitki örtüsü kapalılıklarının belirleneceği uydu görüntüsü ve coğrafi analizleri, konumsal değişimlerin ortaya konulacağı jeoistatistik analizleri ve labortauar çalışmaları sonucu oluşacak olan analiz sonuçları oluşturacaktır.

4 Proje konusu Bütün bu veriler ile küçük parsellerden havza ölçeğine geçişte arazi kullanımındaki değişimlerin etkisinin bilinmesi ve hatta aynı arazi kullanımında farklı toprak ve yüzey koşularına sahip alanların temsil edilebilmesi için orta ölçekte parsellerde çalışılarak çok noktadan olay bazlı örnekleme yapmak gerekmektedir. Jeoistatistik yöntemlerle hem arazi kullanımındaki değişimlerin hem de aynı arazi kullanımı içerisinde rüzgar erozyonu ile ilişkili parametrelerin mekansal değişimleri ve bunların haritalanması bölgesel ölçekte modellere geçişte kolaylık sağlayacaktır.

5 Giriş Yüzyıllar boyunca iklim, toprak, topografya ve bitki örtüsü kümesinin devingen işleyişi ile insanoğlunun etkileşiminin tarihi, birçok bilim dalı ve üretim sürecinin çalışma konusu olmuştur. Toprak erozyonu da bu etkileşimin bir sonucudur ve doğal kaynakların sürdürülebilirliği ve çölleşme ile mücadele denildiğinde, ilk olarak akla gelen konulardan birisidir. Şüphesiz, toprak erozyonunun yalnızca fiziksel çevreye değil, ekonomik koşullara ve sosyal ilişkilere olan birçok olumsuz etkileri vardır.

6 Rüzgar erozyonu kurak ve yarıkurakbölgelerdeçölleşmeninen önemlinedenlerindenbirisidir. Türkiye deyaklaşık ha alanın etkilendiği tahmin edilmesine rağmen rüzgar erozyonu konusunda sonuçlandırılmış detaylı bir araştırmamevcutdeğildir. Şimdiye kadar doğrudan ölçüm yapılmadığı yada yapılmış olup da yayınlanmış bir çalışma bulunmadığı için rüzgar erozyonu risk boyutu ve hatta etkilediği alanların miktarı konusunda güvenilir rakamlar bulunmamaktadır.

7 Konya-Karapınar bölgesinde 1960 lı yıllarda ve diğer bölgelerde yapılmış ve halen devam eden çalışmalar ise sadece rüzgar erozyonun önlenmesine yönelik mühendislik projelerini içermektedir. Oysaki rüzgar erozyonu su erozyonu gibi geniş alanlarda etkili olmakta ve daha fazla toprağın taşınmasına neden olmaktadır.

8 ÇALIŞMA ALANI IĞDIR ARALIK

9 Iğdır-Aralık rüzgar erozyonu sahası Ağrı Dağı nın kuzeyinde 39 81' ' kuzey enlemleri ve 44 32' ' doğu boylamları arasında yer almakta ve denizden yüksekliğiortalama825 m. dir. Rüzgar erozyonundan etkilenen alan ha olduğu tahmin edilmektedir (Anonim, 1994). Erozyon sahasında tarımsal faaliyet olmamakla birlikte zayıf bitki örtüsüne sahip meraarazikullanımınasahiptir. Araştırmaalanıolarakbelirlenensahanıntoprakları%72-88 kum, %6-18 silt ve%5-9 arasındakilkapsamındanoluşmaktadır. Ayrıca, araştırmaalanındabor, tuzluluk, alkalikvedrenajgibiproblemlerbulunmaktadır(canbolatveark. 1996; İstanbulluoğluveSevim, 1992). Iğdır Aralık Bölgesinin yıllık toplam yağışı 231 mm olup, yörede erozyonun maksimumdeğereulaştığıtemmuzayındaortalamasıcaklık27 o C, nispinem% 44, buharlaşma mm. ve ortalama günlük rüzgar hızı 1.9 m/sn olarak gerçekleşmektedir. Yılın her döneminde hakim rüzgar yönü kuzeybatı güneydoğu şeklinde oluşmaktadır.

10

11

12 YÖNTEM Çalışmanın yöntemi iki bölümden oluşmaktadır.

13 Doğrudan ölçümler ile büyük parsellerde rüzgar erozyonu ile taşınan toprağın miktarının bulunması ve jeoistatistik ile konumsal haritalarının oluşturulması, aynı zamanda rüzgar erozyonuna etki eden parametre (iklim, toprak, vejetasyon, pürüzlülük) bilgilerinin toplanması,

14 İkinci bölümdeyree modeli ile uydu fotoğrafları kullanılarak bölgesel ölçekte risk haritalarının oluşturulmasıdır.

15 Doğrudan ölçümler

16 Rüzgar erozyonunun doğrudan ölçümleri için belirlenecek olan 500 x 500 m ölçülerindeki deneme alanına grid düzende 100 adet rüzgâr erozyonu ölçüm düzeneği yerleştirilecektir. BEST sediment tuzakları ile parselden en az 3 olay ölçümü alınıncaya kadar Sediment tuzakları arazide kalacaktır.

17 Aynı zamanda çalışma alanına yerleştirilecek olan meteoroloji istasyonu sayesinderüzgarhızları, yönü, yağış, toprak nemi gibi veriler toplanacaktır. Bu veriler ile rüzgar erozyonu olayı sırasında toprak yüzeyinde oluşacak logaritmik rüzgar hız profili, rüzgar erozyonunun başladığı eşik sürüklenme hızı her olay için ayrı ayrı belirlenecektir. Her olay sonunda tuzaklarda yakalan sedimentlertoplanıp, hassas terazide tartıldıktan sonra Sedimenttaşınım oranı (Q r,(kg m -1 h -1 ) bulunacaktır.

18

19 Yenilenmiş Rüzgar Erozyonu Eşitliği (YREE), Konumsal Analiz ve Coğrafi Bilgi Sistemleri ile Toprak Kayıplarının Tahmin Edilmesi Yenilenmiş Rüzgar Erozyonu Eşitliği, Fryrear et al. (1998) tarafından geliştirilmiştir. Eşitlik, hem olay esaslı hem de yıllık toprak kayıplarını küçük parsellerde yüksek doğrulukta hesaplayabilmektedir. Bu çalışmada seçilen parselde eşitliği oluşturan ana ve alt parametrelerin tamamı, gerçek ölçümlerinyapıldığıher noktada örneklenerek konumsal deseni jeoistatistik yöntemlerle oluşturulacak kriging ve cokriging haritaları ile belirlenecektir.

20

21 YREE FAKTÖRÜ İklim Faktörü (W F ) Simg U t E TP P rametre PARAMETRE Rüzgar hızı eşik değeri (2 m) Birim m/sn İNDİKATÖR Rüzgar hızı, sıcaklık, rüzgar yönü U 2 Rüzgar hızı (2m de) m/sn Rüzgar hızı Rüzgar hızı, Potansiyel mm sıcaklık, solar evapotrapirasyon radyasyon R d Yağmurlu gün sayısı gün Yağış R & I Yağış miktarı mm Yağış SD Kar yüksekliği cm Yağış Toprak Faktörü OM Organik madde içeriği % Organik madde (C F Kabukluluk faktörü) (E F Erodibilete) Bitki (C OG ) Cl Kil içeriği % Kil S Silt içeriği % Silt Sa Kum içeriği % Kum CaCO 3 Kalsiyum karbonat % Kireç içeriğ ÖLÇÜM TEKNİĞİ Meteoroloji İstasyon verileri Toprak Örneklemesi S LR Artık kapalılığı % Bitki artığı Vejetasyon S LRS Artık boyu cm Bitki artığı S RC Bitki kapalılığı % Vejetasyon örneklemesi ve izlenmesi Pürüzlülük (K tot ) R R Rastgele pürüzlülük cm O R Doğrusal pürüzlülük cm Sırt yüksekliği ve boşluğu Pürüzlülük örneklemesi ve izlenmesi

22 Bölgesel toprak kayıplarının tahmin edilmesi Iğdır Aralık da bölgesel ölçekte rüzgar erozyonu tehlikesinin konumsal dağılımını niceliksel olarak gösterebilen haritalama yüzeylerinineldeedilmesi, noktasal verilerin yukarıda belirtilen UA/CBS/Jeoistatistik yöntemleri kullanılarak bölgesel ölçeğe yükseltilmesi ile mümkün olacaktır(bierkensvd., 2000; Youssef vd., 2012). NDVI bitkisel örtü indeksi arayıcılığıyla alan kullanımlarınınyanında, bitkiörtüsükapalılıkları, türleri ve yoğunlukları belirlenecektir. [ AVHRR2 NDVI = [ AVHRR2 + AVHRR1] AVHHR1]

23 Model Hücreleri (m 2 ) Yüzey Örtüsü (Tip 2) Yüzey Örtüsü (Tip 1) A Veri Girişi Veri Girişi 1 m Veri Girişi Veri Çıkışı Veri Girişi Veri Çıkışı Bir Model Ünitesine Sediment Girişi ve Çıkışı Yakınlaştırma Yakınlaştırma B Yüksek Çözünürlüklü Model; Toplam Ölçüm Alanı Model Birimlerine Bölünmüştür (Toplam yüzey alanı 0,0625 km 2 olup, alan içerisindeki her bir pixel in uzunluğu 1 m dir). C Düşük Çözünürlüklü Model (Toplam yüzey alanı 2500 km 2 olup, alan içerisindeki her bir pixel in uzunluğu 250 m dir).

24 Yaygın Etki Bu çalışmanın bilimsel birikime yapacağı etkilerin dışında, ulusal ekonomiye ve toplumsal refaha yapacağı etkilerin başında, Iğdır Aralık bölgesinde olası fırtınaların etkileri önceden hesaplanarak gerekli önlemler alınabilecek ve arazi kullanım politikalarının daha doğru olarak oluşturulması sağlanabilecektir. Yaşanılabilecek çevresel rüzgâr erozyonu sorunları niteliksel ve niceliksel olarak daha doğru bir şekilde ifade edilebilecektir. Böylece daha az ölçüm ve masraf ile daha büyük alan ve daha doğru sonuçlara ulaşılabilecektir. Doğal zararlanmalarınönüne geçilmesi ile toz kaynaklı halk sağlığı ve evcil hayvanların sağlığı güvence altına alınabilecektir. Gerekli model parametrelerinin diğer bölgeler için izlenmesi veya ölçülmesi ile kuraklık tehdidi altında bulunan sahalarda risk değerlendirilmeleri yapılabilecektir.

25 Yaygın Etki Sonuç olarak, yapılacak projenin son ürünleri toprak ve su doğal kaynaklarının sürdürülebilir kullanımı ve bitkisel üretim açısından doğrudan ulusal ekonomiye katkıda bulunacaktır. Toprak, su, bitki, çevre ve iklim tahmin modellerine altlık oluşturması açısından da, geleceğe yönelik üretim planlamalarının ve tahminlerinin yapılmasında önemli rol oynayacaktır.

26 Araştırma olanakları Alt faktörlereölçümlerinbirkısmıdenemealanlarındayapılacaktır. Bitki ve toprak özelliklerine ait analizler Erciyes Üniversitesi Seyrani Ziraat Fakültesi ve Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Toprak Bölümülaboratuarlarındayapılacaktır. UyduverileriAnkara ÜniversitesiZiraatFakültesiToprakBölümüUzaktanAlgılamaveCBS laboratuarında ERDAS programı yardımıyla, CBS verileri ise Çankırı Karatekin Üniversitesi Orman Fakültesi CBS laboratuarında Arcview ve ArcGIS programı yardımıyla analiz edilecektir. Bilgisayar ortamında veri girişlerinin ve analizlerinin oldukça fazla olduğu çalışmada, proje personelinin deneyimi yeterli düzeydedir. Ayrıca proje yöneticisi ve yardımcı araştırmacılar, toprak erozyon tehlikesi ile ilgili çalışmaların işleyişi ve sonuçların değerlendirilmesi ile ilgili yeterli deneyimlere sahiptir.

27 Proje ekibinin önerilen proje konusu ile yürüyen ve sonuçlanmış diğer projeleri; 1.Başaran, M., Erpul, G., Yeni dizayn edilmiş siklon tip sediment tuzağının arazi kalibrasyonunun yapılması (Destekleyen: TUBITAK, TOVAK- 109O030) 2. Erpul, G., Başaran, M., Özcan, A.U., Palta, Ç., Yarı-kurak bölgelerde rüzgâr erozyonu tehlikesinin değerlendirilmesi: bölgesel ölçekte model geçerlilik çalışmaları. (Destekleyen: TUBITAK, TOVAK-110O296). 3. Perçin, H., Başaran, M., Özcan, A.U., Pekin Timur, U., Timur, Ö.B., Yerleşim Alanlarında Bitkisel Materyalle Toz Engelleme Çalışmaları: Çankırı Örneği. (Destekleyen: Ankara Üniversitesi BAP-10B )

28 DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜRLER